張永武 劉淑敏 曹華明 王長征 馬景芬

目前普遍應(yīng)用的單一調(diào)匝式或調(diào)容式消弧線圈很難滿足大容量、寬調(diào)節(jié)范圍和細調(diào)節(jié)的需要，有必要開發(fā)研究一種新型消弧線圈，以解決大容量、寬調(diào)節(jié)范圍和細調(diào)節(jié)的難題，使補償后系統(tǒng)接地電流減小，有利于故障點的熄弧，降低系統(tǒng)過電壓。這是一種利用現(xiàn)有成熟的調(diào)匝式消弧線圈和調(diào)容式消弧線圈理論和經(jīng)驗優(yōu)化組合的新產(chǎn)品，具有調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)節(jié)級差電流小、線性度好、沒有諧波污染等優(yōu)點。

一、調(diào)匝式、調(diào)容式消弧線圈的弊端

調(diào)匝式消弧線圈是用有載開關(guān)調(diào)節(jié)消弧線圈的匝數(shù)，達到調(diào)節(jié)消弧線圈電感電流的目的，以補償系統(tǒng)電容電流，它適合于中小容量的消弧線圈。當消弧線圈容量較大時，如10kV1200kVar的消弧線圈，電流調(diào)節(jié)范圍為20～198A，采用調(diào)匝式25檔真空開關(guān)，等差調(diào)節(jié)，級差電流達到7.4A，大于行標允許的5A電流，而且檔位太多對有載開關(guān)機械部分不利，有載開關(guān)的級電壓也很難滿足要求，消弧線圈制造工藝復(fù)雜。調(diào)容式消弧線圈，設(shè)有二次調(diào)容線圈，在調(diào)容線圈上配置幾組不同容量的組合電容器來調(diào)節(jié)消弧線圈的電感電流，電容器組按照補償電流的大小使用不同容量的電容器。消弧線圈本體是一個帶二次繞組的鐵芯電感線圈，產(chǎn)生感應(yīng)電流，特點是單組電容器容量大，組數(shù)多，體積大，因此造價高，制作和調(diào)節(jié)困難；而且大容量調(diào)容式消弧線圈需設(shè)一、二次抽頭，且調(diào)節(jié)時要停電操作。對于大容量寬調(diào)節(jié)范圍的消弧線圈，單獨采用調(diào)匝式或者調(diào)容式都難以滿足要求。

二、調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈系統(tǒng)設(shè)計

調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈是用調(diào)匝調(diào)容相結(jié)合的方式達到減小故障點殘流的目的，先用調(diào)匝式消弧線圈將大電流分成幾檔，再在級差電流大的檔位之間接入晶閘管，利用電容器組進行細調(diào)。調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個系統(tǒng)由接地變壓器、有載寬調(diào)節(jié)的消弧線圈、電容調(diào)節(jié)柜、阻尼電阻箱及其控制部分、微機控制器及控制屏、內(nèi)過電壓保護器構(gòu)成。

調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈是在調(diào)匝式消弧線圈和調(diào)容式消弧線圈的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)出來的，在調(diào)匝式消弧線圈上增加一個較大容量的二次線圈，其上并接組合電容器構(gòu)成調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈，它兼具調(diào)匝式消弧線圈和調(diào)容式消弧線圈的優(yōu)點。如10kV1200kVar消弧線圈，如果用調(diào)匝調(diào)容相結(jié)合的粗細調(diào)結(jié)構(gòu)，選用12檔有載開關(guān)進行粗調(diào)，等比調(diào)節(jié)，最大級差電流為37.2A；消弧線圈二次線圈并聯(lián)4組電容器，電容器總?cè)萘緾總=6062×37.2=220kVar，每級電容器容量（即最小電容器容量）Cb=6062×2.3=14kVar，共分16檔，等差調(diào)節(jié)，則級差電流減小為2.3A。由此看出，采用調(diào)匝調(diào)容式消弧結(jié)圈，真空開關(guān)的檔位減少，電容器總?cè)萘啃?，級差電流小，故障點殘流減小，很好地解決了大容量寬調(diào)節(jié)范圍調(diào)檔難的問題。同時采用預(yù)調(diào)方式，二次阻尼使消弧線圈快速響應(yīng)，縮短殘流穩(wěn)定時間，提前投入消弧線圈，抑制暫態(tài)過電壓的產(chǎn)生。

圖1

三、調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈系統(tǒng)的控制

調(diào)匝調(diào)容式消弧線圈具有調(diào)匝和調(diào)容式消弧線圈的所有功能，采用預(yù)調(diào)方式，控制系統(tǒng)根據(jù)需要采集不同狀態(tài)的系統(tǒng)中性點電流、電壓等數(shù)據(jù)，計算出電容電流和不平衡電壓以及殘流脫諧度等參數(shù)，將有載開關(guān)設(shè)定在接近接地電流的檔位，并判斷是否投入電容器組，計算需投入電容器的容量補償，電容器使用獨立的過零檢測觸發(fā)模塊，觸發(fā)模塊接收到控制輸出指令后可自動根據(jù)晶閘管兩端的電壓投切電容器組，保證整個系統(tǒng)級差電流不大于2～3A，接地時立即輸出需要的補償電流，不受任何外來因素的影響，具有快速響應(yīng)的特點。

四、結(jié)論

隨著配電網(wǎng)逐步擴大,電力電纜大量使用,大容量寬調(diào)節(jié)的消弧線圈的需求量必將隨之增大。因此調(diào)匝調(diào)容式自動跟蹤消弧線圈系統(tǒng)是一種具有廣闊前景的補償裝置。